腐蝕狀況分析及采取的防護(hù)措施
催化裂化聯(lián)合裝置是二次深加工裝置,原料中的腐蝕性物質(zhì)被*大程度地釋放出來,在不同的操作條件下,不同的工藝設(shè)備產(chǎn)生了錯(cuò)綜復(fù)雜、形態(tài)不同的腐蝕現(xiàn)象?,F(xiàn)根據(jù)催化聯(lián)合裝置近幾年的運(yùn)行情況,闡述我裝置工藝設(shè)備的腐蝕情況及防護(hù)措施。
2.1 高溫氧化腐蝕及其防護(hù)
反再及煙氣回收系統(tǒng)屬高溫操作,氧是*普通的腐蝕介質(zhì),因此高溫氧化腐蝕是該系統(tǒng)*常見的腐蝕。在500~700℃左右的操作溫度下,氧和金屬直接作用生成Fe3O2,隨溫度的升高,金屬的氧化反應(yīng)加快,形成如下化合物FeO、Fe3O4、Fe2O3。除氧化反應(yīng)外,金屬在高溫下還發(fā)生脫碳反應(yīng),脫碳結(jié)果使金屬表面的固溶碳減少,甚至成為純鐵體,即影響金屬的機(jī)械強(qiáng)度,又降低了金屬表面的硬度和疲勞極限。高溫氧化腐蝕的*終形態(tài)為均勻減薄或局部穿孔。從我裝置運(yùn)行情況來看,高溫氧化腐蝕主要發(fā)生在兩器內(nèi)構(gòu)件和工作溫度高且無襯里或襯里局部受損的容器或工藝管道上。如兩器翼閥、旋風(fēng)分離器料腿拉桿、熱催化劑儲(chǔ)罐及相連卸劑線、煙機(jī)出口水封罐及煙道上兩個(gè)水封罐筒體、降壓孔板兩端變徑筒體和雙動(dòng)滑閥前后筒節(jié)等部位,另外還包括再生器和沉降器的檢修平臺(tái)。
針對(duì)高溫氧化腐蝕的特點(diǎn),我裝置采用的防護(hù)措施一般有兩種:對(duì)再生器、反應(yīng)器、兩器內(nèi)構(gòu)件、高溫?zé)煔夤艿兰肮苈飞显O(shè)備,主要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)已予以考慮,采用效果較好的襯里和龜甲網(wǎng)材質(zhì),能基本達(dá)到防高溫氧腐蝕的目的(見表二)。而我們防護(hù)的主要工作就是監(jiān)測(cè)設(shè)備壁溫,并在裝置停工檢修時(shí),檢查襯里的使用情況,根據(jù)受損程度,予以修補(bǔ)或更換。對(duì)于熱催化劑儲(chǔ)罐、卸劑線,檢修平臺(tái)等,則采用定期除銹、油漆的防護(hù)手段。
表二 300萬噸/年FCCU反再系統(tǒng)襯里使用表
部位 |
材料(隔熱/耐磨) |
部位 |
材料(隔熱/耐磨) |
再生器 |
QA-212B/—— |
提升管 |
QA-212/TA-218 |
燒焦罐 |
單層隔熱耐磨QA-212* |
沉降器筒體 |
單層隔熱耐磨WHL-3 |
主風(fēng)分布板 |
QA-212/TA-217,TA-218 |
汽提段 |
QA-212/TA-217 |
外循環(huán)管 |
QA-212/TA-218 |
輔助燃燒室 |
ZJQ-1200/CL低硅澆注料 |
旋分器系統(tǒng) |
——/TA-218 |
煙道 |
FC-G/TA-218,FC-N |
2.2 低溫露點(diǎn)腐蝕及其防護(hù)
低溫露點(diǎn)腐蝕是對(duì)反再及煙氣回收系統(tǒng)的正常運(yùn)行危害*大的一種腐蝕形態(tài),其實(shí)質(zhì)是NOX+SOX+H2O的一種腐蝕體系。針對(duì)我裝置設(shè)備的腐蝕情況,并根據(jù)腐蝕發(fā)生的條件、特征,本文將其細(xì)分為應(yīng)力腐蝕開裂和硫酸露點(diǎn)腐蝕。
近幾年來,部分企業(yè)催化裝置再生及煙氣系統(tǒng)設(shè)備在運(yùn)行中相繼出現(xiàn)大量穿透性裂紋,嚴(yán)重影響裝置安穩(wěn)運(yùn)行。通過對(duì)受損部位金屬進(jìn)行斷口分析和實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn),確定是由于煙氣中氮氧化物、水蒸氣、SO2、CO2等組分在低于露點(diǎn)溫度的器壁上凝結(jié)、腐蝕形成的應(yīng)力腐蝕開裂。應(yīng)力腐蝕的發(fā)生需要三個(gè)條件:有特定的腐蝕介質(zhì)存在、工作狀態(tài)下存在拉伸應(yīng)力、介質(zhì)的PH值呈酸性。在應(yīng)力腐蝕開裂中,起主要作用的介質(zhì)是氮氧化物(由原料中氮化物燃燒而成),開裂時(shí)間與設(shè)備材質(zhì)、應(yīng)力集中大小有密切關(guān)系。我裝置自1999年開工以來,摻渣比一直較大,平均在15%左右,原料重質(zhì)化后氮化物增加使煙氣露點(diǎn)溫度升高,從而產(chǎn)生了應(yīng)力腐蝕的環(huán)境。2001年9月,委托北京設(shè)計(jì)院對(duì)再生煙氣酸露點(diǎn)溫度進(jìn)行測(cè)試,在加工量340t/h,摻渣14%的條件下為:再生器出口煙氣為
硫酸露點(diǎn)腐蝕的機(jī)理同應(yīng)力腐蝕一樣,也是由于設(shè)備外壁溫度太低,引起煙氣酸露點(diǎn)腐蝕。區(qū)別不同的是,在硫酸露點(diǎn)腐蝕中起主要作用的腐蝕介質(zhì)是硫化物,受腐蝕部位可以沒有較大的應(yīng)力集中,也因此這種腐蝕形態(tài)的特征是點(diǎn)狀腐蝕或孔蝕,僅伴有沿環(huán)向分布的微裂紋,個(gè)別的有細(xì)微分枝。催化聯(lián)合裝置發(fā)生該類腐蝕的典型部位為煙氣回收系統(tǒng)中煙道上的波紋管膨脹節(jié),自1999年11月投產(chǎn)以來,裝置內(nèi)7個(gè)煙道膨脹節(jié)有5個(gè)相繼出現(xiàn)泄漏。經(jīng)檢查,各膨脹節(jié)腐蝕形狀基本一致:泄漏部位在波殼波谷處,表現(xiàn)為Ф5~Ф10左右的小孔,孔周圍有黃綠色結(jié)晶物析出,并有一定量的黃綠色殘液滴流。通過檢測(cè),膨脹節(jié)外壁溫度在40~75℃左右,在煙氣入口排污線上采樣分析,10ml殘液稀釋至175ml溶液時(shí)PH=3,SO42-總量為
應(yīng)力腐蝕開裂和硫酸露點(diǎn)腐蝕都屬于低溫露點(diǎn)腐蝕,只所以如此劃分,是為了便于研究和分析本裝置內(nèi)具體的腐蝕問題,在實(shí)際生產(chǎn)中,這兩種腐蝕形態(tài)往往是交互作用,一起發(fā)生的,只是起著不同的主導(dǎo)作用,導(dǎo)致腐蝕特征有所差別。
對(duì)低溫露點(diǎn)引起的腐蝕,我車間是做到有的放矢,具體設(shè)備采用不同方法,主要有以下幾種防護(hù)措施:
1)在準(zhǔn)確測(cè)定了煙氣露點(diǎn)的基礎(chǔ)上,控制排煙溫度,做到即不造成熱量 浪費(fèi),又使煙氣溫度在露點(diǎn)以上。目前我裝置排煙溫度控制在225~
2)對(duì)波紋管膨脹節(jié),我們主要采取了提高波紋管表面溫度的辦法。在2001年大檢修中更換了泄漏的膨脹節(jié),并通過增加波紋管的外保溫,和改進(jìn)導(dǎo)流筒與波紋管之間密封形式的技術(shù)改造,使波紋管在使用中的表面溫度達(dá)到200~
3)對(duì)再生器及煙道管線,一方面加強(qiáng)設(shè)備壁溫監(jiān)測(cè),和完善工藝管線配置,減少煙氣較易冷凝附著的盲端;另一方面考慮使用新型超溫自動(dòng)脫落保溫材料,確保設(shè)備壁溫在煙氣露點(diǎn)溫度以上;
4)對(duì)鍋爐爐管的防護(hù),除繼續(xù)使用耐低溫露點(diǎn)腐蝕的ND鋼外,特別加強(qiáng)聲波吹灰器的使用。聯(lián)系廠家對(duì)聲波吹灰器系統(tǒng)進(jìn)行了維護(hù)和升級(jí),把控制系統(tǒng)PLC點(diǎn)數(shù)由90改為56,并更換掃頻程序,由每半小時(shí)一臺(tái)運(yùn)行改為兩臺(tái)。
2.3 高溫硫腐蝕及其防護(hù)
高溫硫腐蝕是H2S、活化硫和低級(jí)硫醇在
該種腐蝕主要通過設(shè)備和管線的材質(zhì)選用來解決腐蝕問題。2001年大修將兩臺(tái)原蘭煉油漿泵更新為溫州嘉利特油漿泵,該泵主要特點(diǎn)為泵殼內(nèi)層使用耐磨襯里,適用于含催化劑顆粒的油漿介質(zhì),在后來的檢修中也證明了這點(diǎn)。油漿系統(tǒng)管線材質(zhì)在更換時(shí)未做升級(jí),計(jì)劃下次檢修將彎頭等沖刷腐蝕嚴(yán)重部位改為Cr5Mo。另外還通過加強(qiáng)油漿外甩和采樣分析,控制好油漿固含量≯
2.4 低溫濕硫化氫腐蝕及其防護(hù)
濕硫化氫對(duì)金屬的腐蝕是一種電化學(xué)反應(yīng)過程,首先硫化氫在水中離解為H+、HS-和S2-,在此溶液中,陽極反應(yīng)為Fe→Fe2++2e,陰極反應(yīng)為3H++3e→3H吸附→H吸收+H2↑,同時(shí)Fe2++ S2-→FeS↓。硫化氫對(duì)金屬的腐蝕,因受不同因素的影響,其腐蝕破壞形式是多種多樣的,包括均勻腐蝕、坑蝕、應(yīng)力腐蝕破裂等,或者是兼而有之的。
我裝置發(fā)生低溫濕硫化氫腐蝕的主要部位是吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的塔頂管線和氣分精制系統(tǒng)的溶劑再生部分。吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的腐蝕較輕,大修檢查時(shí)各設(shè)備均無嚴(yán)重腐蝕。僅在2002年5~6月,解吸塔和穩(wěn)定塔塔上部人孔信號(hào)孔泄漏,穩(wěn)定塔頂管線法蘭信號(hào)孔漏,后用Φ8~Φ10的螺栓堵死。
產(chǎn)品精制系統(tǒng)于蒂1周期運(yùn)行時(shí),情況良好未發(fā)生泄漏,2001年大修檢查也未發(fā)現(xiàn)腐蝕嚴(yán)重部位。但自2001年底以來,溶劑再生部分設(shè)備及管線因腐蝕多處泄漏。塔底重沸器E3204殼體及氣相返塔線發(fā)生多點(diǎn)泄漏。測(cè)厚數(shù)據(jù)說明設(shè)備和管線腐蝕非常嚴(yán)重:E3204殼體兩側(cè)中分面上約1/3處,減薄至2.8~8mm (原始
表三 E3204和E3201有關(guān)技術(shù)參數(shù)
位 號(hào) |
管程 |
殼程 |
||||||
介質(zhì) |
溫度℃ |
壓力MPa |
材質(zhì) |
介質(zhì) |
溫度℃ |
壓力MPa |
材質(zhì) |
|
E3204 |
蒸汽 |
143 |
0.3 |
0Cr18Ni1OTi |
半貧液 |
125 |
0.2 |
20R |
E3201 |
富液 |
98 |
0.4 |
0Cr18Ni1OTi |
貧液 |
65 |
0.2 |
16MnR |
對(duì)貧液、富液化驗(yàn)分析,發(fā)現(xiàn)成分中Cl-濃度比上周期增大許多,為800~900ppm,經(jīng)查證為本運(yùn)行周期才開始進(jìn)脫硫系統(tǒng)的Ⅲ重液化氣帶來的。富液過濾器濾出的雜質(zhì)分析證明腐蝕產(chǎn)物主要為FeS,排除了存在其它腐蝕介質(zhì)的可能。據(jù)文獻(xiàn)介紹,碳鋼在100~150℃下生成的是保護(hù)性能較好的硫化鐵膜,具有新陳代謝和自我修補(bǔ)的機(jī)能,使保護(hù)膜在溶液中處于不斷溶解和隨時(shí)形成的動(dòng)平衡狀態(tài)。當(dāng)溶液中含CI-后,就會(huì)破壞這種平衡。一般通過縫隙腐蝕或孔蝕形成蝕坑(Φ20~30μm),當(dāng)鋼表面存在硫化物夾雜或其它薄弱點(diǎn),則小蝕坑優(yōu)先在這些點(diǎn)形成。隨著蝕孔的加深和形成腐蝕產(chǎn)物覆蓋坑口,孔內(nèi)外溶液之間的物質(zhì)遷移變得困難,而CI-借電泳卻擴(kuò)散進(jìn)來,導(dǎo)致CI-在孔內(nèi)的富集,使蝕坑內(nèi)愈益酸化,構(gòu)成活性態(tài)-鈍態(tài)電池體系的閉塞電池腐蝕,加速擴(kuò)大加深蝕孔,直至漏穿。
2002年9月對(duì)該部分設(shè)備局部停工,進(jìn)行搶修。腐蝕的形態(tài)正如所料的,且發(fā)生部位在焊縫、接管邊緣、氣液交界面和彎頭處,這些部位都是易產(chǎn)生蝕坑的薄弱點(diǎn)。同時(shí),由于CI-的存在破壞了鋼表面的硫化鐵膜,使得接管口附近和折流板邊緣,流動(dòng)呈湍流態(tài)區(qū)域的湍流腐蝕作用加劇,造成湍流腐蝕起主要作用的局部破壞。另外,介質(zhì)中的堿渣等固體雜質(zhì),亦造成了一定的沖刷腐蝕。搶修中更換了E3204本體及貧富液管線,因檢修時(shí)間所限,對(duì)E
對(duì)低溫濕硫化氫腐蝕嚴(yán)重的溶劑再生部分,我們主要采取了以下防護(hù)措施:
1)調(diào)整系統(tǒng)流程,將Ⅲ重來液化氣改出,切斷CI-的來源,只此已極大地改善了溶劑再生部分的腐蝕狀況;
2)全部更換原系統(tǒng)胺液,加強(qiáng)補(bǔ)堿換堿管理,做好堿渣的過濾工作;
3)對(duì)塔底重沸器E3204進(jìn)行技術(shù)改造,管板和鉤圈改為16Mn鍛,管束外壁鍍Ni-P,鍍層厚度30±5μm,殼體內(nèi)壁噴鋁,厚度
4)做好定期測(cè)厚工作及介質(zhì)定期分析。
對(duì)生產(chǎn)裝置的腐蝕防護(hù),強(qiáng)化工藝防腐蝕技術(shù)和進(jìn)行合理有效的選材是*根本的防護(hù)措施,但采取的防護(hù)措施只是起到減小腐蝕影響或減緩腐蝕速度的作用,并不能完全根除腐蝕的發(fā)生,沒有腐蝕的裝置是不存在的。作為基層設(shè)備管理人員,應(yīng)在此基礎(chǔ)上,加強(qiáng)日常生產(chǎn)技術(shù)管理,將防腐措施做細(xì)做實(shí),改善設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),提高設(shè)備可靠性,延長運(yùn)轉(zhuǎn)周期。同時(shí)更要學(xué)會(huì)采用多種監(jiān)測(cè)手段,對(duì)設(shè)備的腐蝕速度和某些與腐蝕有密切關(guān)系的參數(shù)進(jìn)行連續(xù)或間斷測(cè)量,以求對(duì)設(shè)備的腐蝕狀況進(jìn)行控制。